2.7 Kỹ thuật STTC-MIMO-OFDM
2.7.1 Các hệ thống mã hĩa khơng gian thời gian
Ta xét một hệ thống truyền thơng được mã hĩa khơng gian-thời gian băng tần gốc với nT anten phát và nR anten thu, như được trình bày trên hình:
Hình 2.27 Sơ đồ khối bộ mã hĩa khơng gian thời gian.
Dữ liệu phát được mã hĩa bởi một bộ mã hĩa khơng gian-thời gian. Tại mỗi thời điểm t, một khối m symbol thơng tin nhịphân, được ký hiệu bởi:
ct= (c1t ,c2t ,…,cmt ) (2.20)
Được đưa vào ngõ vào của bộ mã hĩa khơng gian-thời gian. Bộ mã hĩa khơng gian-thời gian sẽ ánh xạ khối m symbol nhị phân ngõ vào này thành nT symbol điều chế từ một bộ tín hiệu M = 2m điểm. Dữ liệu đã được mã hĩa sẽ được đưa vào bộ chuyển đổi từ nối tiếp sang song song (S/P ) để xuất ra một chuỗi nT symbol song song, được sắp xếp thành một vecto cột nT ×1.
xt= (x1t , x2t , …,xntt)T (2.22)
Trong đĩ, T cĩ nghĩa là chuyển vị của một ma trận nT ngõ ra song song được phát đồng thời bởi nT anten phát khác nhau, nhờ vậy mà symbol xi, 1 ≤ i ≤ nT, được phát bởi anten i và tất cảcác symbol được phát đều cĩ cùng một khoảng thời gian T (giây). Vectơ symbol điều chế mã hĩa từ các anten khác nhau, như được chỉ ra ở(1.2), được gọi là symbol khơng gian-thời gian (space-time symbol ). Hiệu suất phổ của hệ thống là :
Ƞ=rb/B ( bit/s/Hz ) (2.23)
Trong đĩ, rb là tốc độ bit và B là băng thơng kênh truyền. Hiệu suất phổ trong (1.1) bằng với hiệu suất phổ của một hệ thống khơng mã hĩa với một anten phát. Nhiều anten ở cả máy phát và máy thu tạo ra một kênh MIMO. Đối với thơng tin di động vơ tuyến, mỗi liên kết từ một anten phát đến một anten thu cĩ thểđược mơ hình hĩa bởi fading phẳng, nếu ta giả sử rằng kênh truyền là khơng nhớ.
Trong một kênh fading nhanh, các hệ số fading là hằng số trong mỗi chu kỳ symbol và thay đổi từ một symbol này sang symbol khác. Tại máy thu, tín hiệu tại mỗi nR anten thu là một sự chồng nhiễu của nT tín hiệu phát bị suy biến bởi fading kênh. Tại thời điểm t, tín hiệu thu được tại anten j, j= 1, 2, …, nR, được ký hiệu bởi rjt ,
được cho bởi , 1 T n j t i i t j i t t i r h x n = = ∑ + (2.24)
Với nit là thành phần nhiễu của anten thu j tại thời điểm t. Nĩ là một mẫu độc lập của biến ngẫu nhiên Gaussian phức trung bình 0 với mật độ phổ cơng suất N0. Ta miêu tả các tín hiệu thu được từ nR anten thu tại thời điểm t bằng một vectơ cột nR ×1.
rt = (r1t r2t ,…,rnT t )T (2.25)
Nhiễu tại máy thu cĩ thểđược mơ tả bởi một vectơ cột nR ×1, được ký hiệu bởi nT. nt = (n1t ,n2t ,…,nnTt)T (2.26)
Trong đĩ, mỗi thành phần sẽ chỉ đến một mẫu nhiễu tại một anten thu. Do đĩ,vectơ tín hiệu thu được cĩ thểđược biểu diễn như sau:
rt =Ht xt+ nt (2.27)
Ta giả sử rằng bộ giải mã tại máy thu sẽ sử dụng một thuật tốn maximum- likelihood (ML) để khơi phục chuỗi thơng tin đã phát và rằng máy thu cĩ thơng tin trạng thái kênh CSI lý tưởng trên kênh MIMO. Mặt khác, máy phát lại khơng cĩ thơng tin về kênh.Tại máy thu, số metric quyết định được tính tốn dựa trên bình phương khoảng cách Euclidean giữa chuỗi thu giả thiết và chuỗi thu thực sự như sau: 2 , 1 1 T T n n i t i t j i t t j i r h x = = − ∑∑ ∑ (2.28)
Bộ giải mã sẽ chọn một từ mã với số metric quyết định nhỏ nhất làm chuỗi giải mã. STC thực hiện mã hĩa một khối các ký tựđầu vào thành một ma trận đầu ra với các hàng tương ứng các anten phát (khơng gian) và cột tương ứng thứ tự phát (thời gian). STBC cho phép phân tập đầy đủvà cĩ độ lợi nhỏ tùy thuộc vào tốc độ mã của bộ mã, quá trình giải mã đơn giản, dựa trên các bộ giải mã tương quan tối đa ML (Maximun Likelihood).